DE1671270B2 - PROCESS FOR GAS SEALING CONNECTING CERAMIC COMPONENTS - Google Patents
PROCESS FOR GAS SEALING CONNECTING CERAMIC COMPONENTSInfo
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- DE1671270B2 DE1671270B2 DE1967W0044259 DEW0044259A DE1671270B2 DE 1671270 B2 DE1671270 B2 DE 1671270B2 DE 1967W0044259 DE1967W0044259 DE 1967W0044259 DE W0044259 A DEW0044259 A DE W0044259A DE 1671270 B2 DE1671270 B2 DE 1671270B2
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Abstract
Description
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 5. The method according to claim 2, characterized
zeichnet, daß eine als modifizierenden Stoff 2,5 Gewichtsprozent Y8O3 und das zusätzliche Oxid in einer Gesamtmenge von 0,5 Gewichtsprozent enthaltende Dichtungsmasse verwendet wird.indicates that a sealant containing 2.5 percent by weight of Y 8 O 3 and the additional oxide in a total amount of 0.5 percent by weight is used as the modifying substance.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gasdichten zeichnet, daß eine als modifizierenden Stoff 50 Verbinden von Bauteilen aus Keramik oder hoch-3 Gewichtsprozent Y2O3 und das zusätzliche Oxid schmelzendem Metall mit keramischen Bauteilen, in einer Gesamtmenge von 3 Gewichtsprozent insbesondere zum gasdichten Verbinden von Dichtungsenthaltende Dichtungsmasse verwendet wird. teilen aus Keramik oder hochschmelzendem Metall6. The method according to claim 2, characterized in that the invention relates to a method for gas-tight that a modifying substance 50 connecting components made of ceramic or high-3 percent by weight Y 2 O 3 and the additional oxide of melting metal with ceramic components, in a total amount of 3 percent by weight is used in particular for gas-tight joining of sealant-containing sealing compound. parts made of ceramic or refractory metal
7. Verfahren, insbesondere zum gasdichten mit keramischen Entladungsrohren elektrischer Hoch-Verbinden von keramischen Bauteilen aus poly- 55 temperatur-Metalldampflampen, bei dem vor dem kristallinem Aluminiumoxid mit Bauteilen aus Zusammenfügen der Bauteile eine aus wenigstens Niob oder Tantal nach einem der Ansprüche Ibis 6, 40 Gewichtsprozent Al2O3, wenigstens 44 Gewichtsbei dem eine aus den in sehr fein zerteilter Form prozent CaO und gegebenenfalls wenigstens einem vermischten Bestandteilen der Dichtungsmasse der modifizierenden Stoffe SiO2, BaO, ZrO8 und SrO unter Zugabe eines flüssigen Trägerstoffs und ßo bestehende Dichtungsmasse auf die Dichtungsflächen eines Viskosität erteilenden Mittels hergestellte der Bauteile aufgebracht wird und die zusammen-Paste auf die Dichtungsflächen der Bauteile aufgetragen wird und die zusammengefügten Bauteile7. A method, in particular for gas-tight electrical high-connection of ceramic components made of poly- 55 temperature metal vapor lamps with ceramic discharge tubes, in which one of at least niobium or tantalum according to one of claims 6, 40 percent by weight of Al 2 O 3 , at least 44 percent by weight of the one of the finely divided percent CaO and optionally at least one mixed component of the sealing compound of the modifying substances SiO 2 , BaO, ZrO 8 and SrO with the addition of a liquid carrier and ßo existing sealing compound The components produced on the sealing surfaces of a viscosity-imparting agent are applied and the paste together is applied to the sealing surfaces of the components and the assembled components
auf eine Temperatur im Bereich von 150O0C erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengefügten und bis zur Trockenheit durch auf 70O0C erhitzt und bei einer Durchschnittstemperatur von 80O0C während 20 Minuten entgast werden, dann von einer Temperatur von 900°C mit einer Änderungsgeschwindigkeit von 400C je Minute in einem Zeitraum von 15 Minuten auf eine Temperatur zwischen 1450 und 155O°C erhitzt und 1 Minute auf dieser Temperatur gehalten werden und dann während 20 Minuten mit einer Änderungsgeschwindigkeit von 300C je Minute schließlich auf Raumtemperatur abgekühlt werden.are heated to a temperature in the range of 150O 0 C, characterized in that the joined and heated to dryness through to 70O 0 C and degassed at an average temperature of 80O 0 C for 20 minutes, then from a temperature of 900 ° C heated at a rate of change of 40 0 C per minute in a period of 15 minutes to a temperature between 1450 and 155o ° C and 1 minute are kept at this temperature and then for 20 minutes with a change rate of 30 0 C per minute finally to room temperature be cooled down.
8. Verfahren, insbesondere zum gasdichten Verbinden von keramischen Bauteilen aus polykristallinem Aluminiumoxid mit Bauteilen aus Niob oder Tantal nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine aus den Bestandteilen der Dichtungsmasse unter Zugabe eines flüssigen Trägerstoffs und eines Viskosität erteilenden Mittels hergestellte Paste auf die Dichtungsflächen der Bauteile aufgetragen wird und die zusammengefügten Bauteile auf eine Temperatur im Bereich von 15000C erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste aus einer bis auf eine Teilchengröße von weniger als 80 Sieböffnungen je Zentimeter gemahlenen, durch Eingießen einer die Bestandteile der Dichtungsmasse enthaltenden Schmelze in Wasser erhaltenen Fritte hergestellt wird und daß die zusammengefügten Bauteile in einem Vakuumofen in 3 Minuten von Raumtemperatur auf 7000C und dann in 20 Minuten mit einer Änderungsgeschwindigkeit von 4O0C je Minute von 7000C auf eine Temperatur zwischen 1425 und 155O°C erhitzt und eine Minute bei dieser Temperatur gehalten werden und dann von dieser Temperatur mit einsr Änderungsgeschwindigkeit von 3O0C je Minute auf 7000C und schließlich auf Raumtemperatur abgekühlt werden.8. A method, in particular for the gas-tight connection of ceramic components made of polycrystalline aluminum oxide with components made of niobium or tantalum according to one of claims 1 to 6, in which a paste made from the components of the sealant with the addition of a liquid carrier and a viscosity-imparting agent is applied to the Sealing surfaces of the components is applied and the assembled components are heated to a temperature in the range of 1500 0 C, characterized in that the paste is ground from a to a particle size of less than 80 sieve openings per centimeter, by pouring a containing the components of the sealing compound Melt in water obtained frit is produced and that the assembled components in a vacuum furnace in 3 minutes from room temperature to 700 0 C and then in 20 minutes with a rate of change of 40 0 C per minute from 700 0 C to a temperature between 1425 and 1550 ° C heated and one Minutes are kept at this temperature and then cooled from this temperature with a rate of change of 30 0 C per minute to 700 0 C and finally to room temperature.
eine Vorrichtung zusammengehaltenen Bauteile in einem Vakuumofen zuerst von Raumtemperatur gefügten Bauteile auf einer erhöhte Temperatur, bei der die Dichtungsmasse die Bauteile verbindet, erhitzt und dann abgekühlt werden.a jig held components together in a vacuum furnace at room temperature first Joined components are heated to an elevated temperature at which the sealing compound connects the components and then cooled down.
Zahlreiche Massen wurden bereits zum Andichten von keramischen Körpern, insbesondere keramischen Körpern mit hohem Aluminiumoxydgehalt an feuerfeste Metalle angewandt. Grundsätzlich waren dieseNumerous masses have already been used to seal ceramic bodies, especially ceramic ones Bodies with high alumina content applied to refractory metals. Basically these were
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Bemühungen auf das Andichten entweder von kera- Wird das Verfahren zum gasdichten Verbinden von mischen oder von metallischen Entscheiben oder Dichxungsteilen aus Keramik oder hochschmelzendem -kappen an kermische Lampenkorper gerichtet, die Metall mit keramischen Entladungsrohren elektrischer aus gesintertem, polykristallinem Aluminiumoxyd von Hochtemperatur-Metalldampflampen verwandt, so hoher Dichte in Konzentrationen in der Größenord- 5 werden Dichtungsteile aus Keramik mit hohem nung von 99,5% zusammengesetzt sind. Diese Dich- Aluminiumoxidgehalt oder feuerfeste Metalle wie tungsmassen müssen, außer daß sie eine gute Bindung Tantal oder Niob bevorzugt. Die Zusätze an modiergeben, auch den bei der Entladung derartiger fizierenden Stoffen verbessern die thermischen Eigen-Lampen angewandten hohen Temperaturen und den schäften der nahezu eutektischen Calciumoxid-Aluauftretenden Alkalimetalldämpfen widerstehen. Ver- io miniumoxid-Dichtungsmassen sowie die mechanische suche wurden unternommen, um derartige Lampen Festigkeit der Bindung.Efforts on the sealing of either kera- Will the process of gas-tight joining of mix or of metallic decides or sealing parts made of ceramic or high-melting point -Caps directed to ceramic lamp bodies, the metal with ceramic discharge tubes electrical made of sintered, polycrystalline aluminum oxide, used in high-temperature metal halide lamps, see above high density in concentrations in the order of 5 are sealing parts made of ceramic with high of 99.5%. These dich- alumina or refractory metals like tantalum or niobium, except that they prefer a good bond. The additions to modiergiven, The thermal inherent lamps also improve the fiering substances of this type during the discharge applied high temperatures and the shafts of the almost eutectic calcium oxide-aluminum occurring Resist alkali metal vapors. Ver io minium oxide sealants as well as the mechanical Searches have been made to provide such lamps with strength of the bond.
unter Verwendung von Legierungen aus einer Titan- Von zusätzlicher Bedeutung bei der Herstellung Nickel-Zusammensetzung als metallischem Binde- kräftiger vakuumdichter Abdichtungen keramischer material und von glasartigen Massen, die z. B. Alu- Hochtemperatur-Metalldampflampen sind die Brennminiumoxyd und eines oder mehrere der Verbindungen 15 temperaturen und der zeitliche Ablauf des Verfahrens. Calciumoxyd, Bariumoxyd oder Strontiamoxyd nahe- Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsbeizu in eutektischen Prozentsätzen enthalten, abzu- spiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher dichten. erläutert werden. Und zwar zeigtusing alloys from a titanium- Of additional importance in the manufacture Nickel composition as a metallic binding agent for vacuum-tight ceramic seals material and of vitreous masses that z. B. Aluminum high-temperature metal halide lamps are the burning minium oxide and one or more of the connections 15 temperatures and the timing of the process. Calcium oxide, barium oxide or strontiam oxide near- The following are preferred embodiments contained in eutectic percentages, to play the invention with reference to drawings poetry. explained. And that shows
So ist es aus der US-Patentschrift 32 43 635 sowie F i g. 1 einen Schnitt durch eine Hochtemperatur-So it is from US Pat. No. 32 43 635 and FIG. 1 a section through a high temperature
den britischen Patentschriften 7 97 573 und 9 61 070 20 Metalldampflampe zur Erläuterung eines Verwen-British patents 7 97 573 and 9 61 070 20 metal halide lamp to explain a use
bekannt, die z. B. aus Niob bestehenden Abschluß- dungsbeispiels des Abdichtungsverfahrens gemäß derknown, the z. B. consisting of niobium final example of the sealing process according to the
kappen von Lampenkörpern aus polykristallinem Erfindung,caps of lamp bodies made of polycrystalline invention,
Aluminium mittels glasartiger Dichtungsmassen aus F i g. 2 eine Befestigung zur Anwendung beimAluminum by means of vitreous sealing compounds from FIG. 2 an attachment for use in
Al2O3 und CaO abzudichten. Diese Erdalkalioxide Andichten von keramischen Bauteilen an Metaliend-Seal Al 2 O 3 and CaO. These alkaline earth oxides seal ceramic components to metal ends
dienen jedoch lediglich als Grundkomponenten eines 25 platten in einem Vakuumofen,serve only as basic components of a 25 plate in a vacuum furnace,
Eutektikums, dessen prozentuale Zusammensetzung F i g. 3 ein Brennschema eines AusführungsbeispielsEutectic, the percentage composition of which is F i g. 3 shows a firing diagram of an exemplary embodiment
in wesentlichem Ausmaß noch von modifizierenden des Verfahrens zur Herstellung von Dichtungen vonto a significant extent still from modifying the process for the manufacture of seals from
Stoffen, wie z. B. BaO, MgO, SrO abhängt. Derartige keramischen Stoffen an Metallen gemäß der ErfindungSubstances such as B. BaO, MgO, SrO depends. Such ceramic materials on metals according to the invention
Dichtmassen haben den Nachteil, daß sie zur Rekristai- undSealants have the disadvantage that they are used for Rekristai- and
!isation und Entglasung neigen, wodurch sich Risse 30 F i g. 4 ein Brennschema eines anderen Ausf ührungs-! ization and devitrification tend to cause cracks. 4 a firing scheme of another execution
bilden können, die auf Grund von Reaktionen mit beispiels des Verfahrens zur Herstellung von Dichtun-can form, which due to reactions with, for example, the process for the production of sealing
den Alkalimetalldämpfen der Entladungslampen zu gen von keramischen Stoffen an Metallen gemäß derthe alkali metal vapors of the discharge lamps to gene from ceramic substances to metals according to the
einem frühzeitigen Versagen der Lampen führen vorliegenden Erfindung.premature failure of the lamps lead to the present invention.
können. Da andererseits metallische Bindematerialien Eine der Hauptanwendungen der vorliegendencan. On the other hand, since metallic binding materials are one of the main uses of the present
für Beanspruchungen bei höherer Temperatur im 35 Erfindung besteht im Andichten von Endscheiben oderfor stresses at higher temperatures in the 35 invention consists in sealing end plates or
Bereich von 150O0C nicht geeignet sind, wurden diese Kappen an Hochtemperatur-Metalldampf lampen derRange of 150O 0 C are not suitable, these caps were attached to high-temperature metal halide lamps
Nachteile bisher bewußt in Kauf genommen. in F i g. 1 gezeigten Art. Die in F i g. 1 allgemeinDisadvantages so far consciously accepted. in Fig. The type shown in FIG. 1 General
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, ein gezeigte Metalldampflampe besteht aus einem Ent-Verfahren zum gasdichten Verbinden von Bauteilen ladungsrohr 10, aus gesintertem polykristallinem Aluaus Keramik oder hochschmelzendem Metall mittels 40 miniumoxid hoher Dichte, an dem an jedem Ende einer glasartigen Dichtungsmasse anzugeben, bei dem Tantal- oder Niob-Endscheiben oder -kappen 12 und Rekristallisation und Entglasung bei hohen Tempera- 14 angedichtet und abgedichtet sind, die vorzugsweise türen vermieden werden. eine Stärke von etwa 0,1 bis 0,38 Millimeter haben.In contrast, the invention has the object of a metal halide lamp shown consists of an Ent process for gas-tight connection of components charge tube 10, made of sintered polycrystalline aluminum Ceramic or refractory metal using high density 40 minium oxide on the one at each end specify a vitreous sealant, in which tantalum or niobium end disks or caps 12 and Recrystallization and devitrification at high temperatures 14 are sealed and sealed, which is preferably doors are avoided. have a thickness of about 0.1 to 0.38 millimeters.
Ausgehend von dem eingangs näher erläuterten Natürlich können diese Endscheiben auch aus einemOn the basis of the course explained in more detail at the outset, these end disks can also consist of a
Verfahren, löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, 45 keramischen Stoff, beispielsweise einem keramischenMethod, the invention solves this problem by 45 ceramic material, for example a ceramic
daß eine Dichtungsmasse verwendet wird, die aus Material mit hohem Aluminiumoxidgehalt gefertigtthat a sealant is used which is made of material with a high alumina content
44 bis 55 Gewichtsprozent CaO, 40 bis 50 Gewichts- sein. Jede der Endscheiben 12 und 14 ist an der inneren44 to 55 percent by weight CaO, 40 to 50 percent by weight. Each of the end plates 12 and 14 is on the inner one
Prozent Al2O3 und 0,5 bis 10 Gewichtsprozent eines Oberfläche mit gewickelten Wolframelektroden 16Percent Al 2 O 3 and 0.5 to 10 percent by weight of a surface with wound tungsten electrodes 16
oder mehrerer der modifizierenden Stoffe SiO2, BaO, und an den äußeren Oberflächen mit leitenden Zuleit-or more of the modifying substances SiO 2 , BaO, and on the outer surfaces with conductive supply lines
ZrO2, SrO, TiO2, BeO, ThO2 und Y2O3 besteht. 50 bauteilen 18 bzw. 20 ausgestattet. Der Zuleitbauteil 18ZrO 2 , SrO, TiO 2 , BeO, ThO 2 and Y 2 O 3 . 50 components 18 or 20 equipped. The feed component 18
Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird hat die Form eines Tantalrohrs, welches sich durch ein aus Aluminium- und Calciumoxiden bestehendes die Endscheibe 12 erstreckt; er ermöglicht die Eva-Eutektikum verwendet, das lediglich noch durch kuierung des Inneren des Entladungsrohres 10 und geringe Mengen an Oxiden modifiziert wird. Durch das Einbringen des die Entladung unterhaltenden die erfindungsgemäß zu verwendenden prozentualen 55 Füllstoffes in die Metalldampflampe. Nach der Anteile der Bestandteile der Dichtungsmasse werden Evakuierung und Beschickung der Metalldampflampe nicht nur kompatible Ausdehnungskoeffizienten, Wi- wird das Zuleitungsbauteil 18 mittels einer Abderstandsfähigkeit gegen Alkalidämpfe bei hohen qaetschung und Schweißung bei 22 abgeklemmt. Kurze Temperaturen und Verarbeitbarkeit bei annehmbaren Auflageringe 24 und 26 aus polykristallinem Alu-Temperaturen erreicht, sondern es werden auch 60 miniumoxid sind ebenfalls an die äußeren Oberflächen Rekristallisation und Entglasung bei hohen Tempera- der Endscheiben 12 bzw. 14 angedichtet. Falls becherturen sicher vermieden. artige Kappen an Stelle der dargestellten EndscheibenIn contrast to the known method, it has the shape of a tantalum tube, which extends through one made of aluminum and calcium oxides extends the end plate 12; he enables the Eve eutectic used, the only by kuierung the interior of the discharge tube 10 and modifying small amounts of oxides. By bringing in the entertaining the discharge the percentage filler to be used according to the invention in the metal halide lamp. After Parts of the components of the sealant are evacuated and charged to the metal halide lamp Not only compatible expansion coefficients, the supply line component 18 becomes Wi- by means of a spacing capability against alkali vapors at high quenching and welding clamped at 22. Short Temperatures and processability at acceptable support rings 24 and 26 made of polycrystalline aluminum temperatures Achieved, but there are also 60 minium oxide are also on the outer surfaces Recrystallization and devitrification at high temperatures of the end disks 12 and 14, respectively, sealed. If becherturen safely avoided. like caps in place of the end caps shown
Vorzugsweise bestehen die Rohmassen oder Stamm- verwendet werden, sind die aus Aluminiumoxid be-The raw materials used are preferably made of raw materials or stock, which are made of aluminum oxide
massen der zur Durchführung des erfindungsgemäßen stehenden Auflageringe nicht notwendig.masses of the standing support rings according to the invention are not necessary.
Verfahrens eingesetzten Dichtungsmassen im wesent- 65 Wenn das Entladungsrohr 10 der F i g. 1 abgedich-The sealing compounds used in the process are essentially 65 If the discharge tube 10 of FIG. 1 sealed
lichen aus reinem Calciumkarbonat und reinem tet wird, werden die zusammenpassenden Oberflächenmade of pure calcium carbonate and pure tet, the matching surfaces become
Aluminiumoxid, beide in sehr feiner Pulverform und zwischen dem Entladungsrohr 10, den Endscheiben 12Aluminum oxide, both in very fine powder form and between the discharge tube 10, the end plates 12
den selektiven Zusätzen an modifizierenden Stoffen. und 14 und den Auflageringen 24 und 26 mit einerthe selective additions of modifying substances. and 14 and the support rings 24 and 26 with a
srsr
pastenartigen Form der nachfolgend beschriebenen Abdichtungsmassen überzogen und während der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Brennschemata beispielsweise mittels einer Molybdänbefesligung der in F i g. 2 gezeigten Art zusammengehalten.paste-like form of the sealing compounds described below and coated during the in the F i g. 3 and 4 shown firing schemes, for example by means of a molybdenum attachment of the in Fig. 2 held together.
Um einen vakuumdichten Abschluß zu erhalten, muß das Abdichtungsmaterial sowohl das Entladungsrohr 10 als auch die Endscheiben 12, 14 benetzen, deichzeitig muß sichergestellt sein, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der drei unterschiedlichen Materialien, d. h. des keramischen Entladungsrohrs, der metallischen Endscheiben und der Dichtungsmasse, eng beieinander liegen, um ein Versagen auf Grund von thermischen Beanspruchungen zu vermeiden. Weiterhin muß die Dichtung chemisch gegenüber Metalldämpfen inert sein und eine ausre.chende Bindefestigkeit besitzen.In order to obtain a vacuum-tight seal, the sealing material must be used on both the discharge tube 10 as well as the end disks 12, 14 wet at the right time It must be ensured that the thermal expansion coefficients of the three different Materials, d. H. the ceramic discharge tube, the metallic end plates and the sealing compound, close together to avoid failure due to thermal stress. Furthermore, the seal must be chemically inert to metal vapors and be adequate Have bond strength.
Zum Beispiel besteht das Stammgemisch, aus dem die verschiedenen alternativen Ausführungsformen der Dichtungsmassen sich ableiten, im wesentlichen atis 1 Mol eines reinen Calciumoxids und 0,5 Mol reinem1 Aluminiumoxid, beide in sehr femer Pulverform. Zu diesem Stammgemisch wird ein ausgewählter kleinerer Prozentsatz eines oder mehrerer der später ausgeführten modifizierenden Oxide zugesetzt. Die Bestandteile werden gründlich vermischt und dann in einem organischen Tragerstoff beispielsweise Amylacetat, suspendiert. Einige Tropfen eines Viskos.tat erteilenden Mittels, beispie sweise eines organisehen Zementes, wie z. B. Zelluloseacetat, werden zugesetzt, um die Grünfestigkeit der Masse zu erhöhen. anschließend wird das Gemisch gerührt bis eine pastenartige Konsistenz erreicht ist. Die Dichtungsmasse wird dann auf das Zuleitungsbauteil 18 an dessen Beruhrungsstelle mit der mittigen Bohrung ,η der Endscheibe 12 und auf die sich berührenden Flachen des Auflageringes 26 der Endsche.be 14. des Entladungsrohres 10, der Endscheibe 12 und des Auflager.nges 24 aufgebrach und die Anordnung in nachfolgend geschilderter Weise gebrannt, so daß sich die Hochtemperaturvakuumd.chtung zwischen den vereinigten Teilen ergibt. Fur die Fachleute ist es selbstverständlich daß die Dichtungsmasse auf die jeweiligen Oberflachen mittels Aufstreichens, Aufspruhens oder durch Verwendung von kompaktenFor example, there is the stock mixture that makes up the various alternative embodiments of the sealing compounds are derived, essentially atis 1 mol of a pure calcium oxide and 0.5 mol pure aluminum oxide, both in very distant powder form. A selected smaller percentage of one or more of the later is added to this stock mixture executed modifying oxides added. The ingredients are mixed thoroughly and then in an organic carrier material, for example Amyl acetate, suspended. A few drops of a viscose.tat granting agent, for example an organization Cement, such as B. cellulose acetate are added to increase the green strength of the mass. then the mixture is stirred until a paste-like consistency is reached. The sealant is then applied to the lead component 18 its point of contact with the central hole, η the end plate 12 and on the touching Flats of the support ring 26 of the Endsche.be 14. of the discharge tube 10, the end plate 12 and the Auflager.nges 24 broken open and the arrangement in burned in the manner described below, so that the high temperature vacuum device between the combined parts results. For the professionals it is it goes without saying that the sealing compound is applied to the respective surfaces by brushing or spraying or by using compact
SS£^Jr££L· mechanischer Bindefes/gkeit und besserer F.ußmittelwirkung ist, zusammengesetzt und zusammengehalten, bis sk lufttrocken sind, bevor sie zum Brennen in eine speziell aufgebaute Molybdänklammerbefestigung eingebracht werden. SS £ ^ Jr ££ Lighter mechanical bond strength and better flux action, put together and held together until sk are air dry before being placed in a specially designed molybdenum clamp mount for firing.
Die in F i g. 2 gezeigte Klammerbefestigung besteht im allgemeinen aus einem Tragteil 30, aus dem Haltcrungsstangen 32 hcrausragen. Das Tragteil 30 trägt zusätzlich einen Zentrierungsstopfen 34, auf dessen einem Ende ein keramischer Abstandshalter 36 aufgesteckt ist. Die zusammengebaute Metalldampflampe wird auf den keramischen Abstandshalter 36 aufgesetzt. Um eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu gewährleisten, ist am anderen Ende ein Metallstempel 37 auf dem Auflagering 24 angebracht. Ein zweiter keramischer Abstandshalter 38 ist auf dem Metallstempel 37 angebracht. Ein Hochfrequenzaufnahmeteil 40 aus Tantal ist um die Anordnung herum angebracht; es wird von ein paar auf die Halterungsstäbe 32 gesetzten Halteklammern 42 gehalten. Ein Befestiao gungskopf 44 wird über die Halterungsstäbe 32 geschoben und gegen den keramischen Abstandshalter 38 geschraubt. Zur Fixierung der Anordnung werden Halterungsschrauben 46 auf die oberen End-η der Halterungsstäbe 32 geschraubt. Das Tragteil 30 der Klammerbefestigung wird dann auf eine Tragstange 48 in eine Hochfrequenz-Heizschlange eingebracht, in der die Dichtungsmasse, die nun in trockener Form auf den zueinander passenden Oberflächen d :r Anordnung vorliegt, gemäß einem geeigneten Brennschema erhitzt wirdThe in F i g. 2 bracket attachment shown generally consists of a support member 30 from which Holding rods protrude 32 h. The support part 30 also carries a centering plug 34 on which a ceramic spacer 36 is attached to one end. The assembled metal halide lamp is placed on the ceramic spacer 36. To ensure even heat distribution ensure, a metal stamp 37 is attached to the support ring 24 at the other end. A second ceramic spacer 38 is mounted on metal stamp 37. A high frequency recording part 40 made of tantalum is attached around the assembly; it is attached to the support rods 32 by a pair set retaining clips 42 held. A fastening head 44 is slid over the support rods 32 and screwed against the ceramic spacer 38. To fix the arrangement will be Mounting screws 46 are screwed onto the upper end η of the mounting rods 32. The support part 30 of Clamp attachment is then placed on a support rod 48 in a high frequency heating coil in which the sealant, which is now in dry form on the matching surfaces of the arrangement is present, is heated according to a suitable firing schedule
Ein Brennschema für die vorstehend beschriebenen Dichtmassen ist in F i g. 3 gezeigt. Nachdem das zusammengesetzte Entladungsrohr in die Befestigung gebracht ist und die Befestigung in einen VakuumofenA firing scheme for the sealants described above is shown in FIG. 3 shown. After that The composite discharge tube is placed in the fixture and the fixture is placed in a vacuum furnace
auf der Tragstange 48 geführt wurde, wird die AnOrdnung rasch von Raumtemperatur auf 7000C in 3 Minuten erhitzt. Der Ofen wird dann bei einer Durchschnittstemperatur von 8000C während 25 Minuten während eines Entgasungsze.traumes gehalten.was performed on the support bar 48, the assembly is heated rapidly from room temperature to 700 0 C in 3 minutes. The furnace is then held at an average temperature of 800 ° C. for 25 minutes during a degassing period.
Dann wird die Ofentemperatur von 9000C auf 1450 bis 1550 C mit einer Geschwindigkeit von 4O0C je Minute während eines Zeitraums von 15 Minuten erhöht. Die Anordnung wird bS e£S T mperätür zwischen 1450 und 15500C während einer MinuteThen the oven temperature of 900 0 C to 1450 to 1550 C is increased at a rate of 4O 0 C per minute for a period of 15 minutes. The arrangement is bS e £ ST mperätür between 1450 and 1550 0 C for one minute
gehalten und dann in einer Geschwindigkeit von 3O0Cheld and then at a rate of 3O 0 C
In(J2 oder BeO modifiziert wird. Der Binde- und Rießmittelzusatz wird *,,feiner Pulverform mit AUO3 und CaO yerrnischt und die: erhaltene.Masse grundhch durchgemischt und dann wie nachstehend beschrieben gebrannt, gefiltert und meiner Kugelmühle bearbeitet. Em organischer Tragerstoff, beispielsweise Amylacetat, wird zu dem Gemisch zur Bildung einer dünnen Paste zugesetzt, und es werden einige Tropfen eines Viskosität erteilenden Mittels beispielsweise Zelluloseacetat, zugegeben, um die gewünschte Viskosität und Trockenhaftung zu erreichen. Die zu vereinigenden Metallteile werden mit Carborundgrieß leicht sand-In (J 2 or BeO is modified. The binder and pouring agent additive is mixed in fine powder form with AUO 3 and CaO and the mass obtained is thoroughly mixed and then burned as described below, filtered and processed in my ball mill. Em organic carrier , for example amyl acetate, is added to the mixture to form a thin paste, and a few drops of a viscosity-imparting agent, for example cellulose acetate, are added to achieve the desired viscosity and dry adhesion.
oder einer Belastung von 50 Watt je Quadraientimeter betrieben, ohne daß eine SchädiinTder Stangen eintrat Weiterhin wurden mUNatrhim gefüllte Metalldampflampen mit polykristallinen Amminiumoxyd-Entiadungsrohren während mehr als 3000 Stunden bei 400 Watth" ASkllSLS gung der ?or a load of 50 watts per Quadraientimeter operated without a SchädiinTder rods entered Furthermore mUNatrhim were filled metal halide lamps with polycrystalline Amminiumoxyd-Entiadungsrohren for more than 3000 hours at 400 Watth "ASkllSL S account the?
wendung der wÄSSfaSSdSSS sen gefertigt und gemäß dem vorstehenden Schema gebrannt waren vorstehenden SchemaTURNING THE WATER BARRELS sen and manufactured according to the above scheme were fired above scheme
35Ϊ £?£ 35Ϊ
dichtungsflächen der Teile auflagen, und die Teile werden, wahrend die Masse m Pastenform noch feucht alternativen Misch- und BrennschemaTr der Dichsealing surfaces of the parts, and the parts while the mass in paste form is still moist
tung gefrittet. Nach dem Mischen der Stammasse wührend eines längeren Zeitraums wird die gut vermischte Masse in einen rekrislallisierten Aluminiumoxydschmelztiegel gebracht und in einem Gasschmelztiegelofen bei 1600 bis 165O0C geschmolzen, s Dieses geschmolzene Glas wird dann gefrittet, indem es unmittelbar auf Wasser gegossen wird, dann während 75 bis 100 Stunden in destilliertem Wasser gemahlen und auf der Kugelmühle bearbeitet, bis die Teilchengröße des Glases auf weniger als 160 Sieböffnungen je Zentimeter verringert ist. Eine Größe von weniger als 80 Sieböffnungen je Zentimeter wird jedoch im allgemeinen für die Herstellung einer zufriedenstellenden Dichtungsmasse als ausreichend betrachtet. Amylacetat und Zelluloseacetat werden dann, wie vorstehend beschrieben, zugesetzt. In einer LJItraschailvibrationenbehandlung werden die koagulierten Teilchen dispergiert, bis eine fein zerteilte und einheitlich vermischte Paste vorliegt. Die zusammengesetzte Metalldampflampe wird dann in die Haltungsbefestigung gebracht und in einen Vakuumofen cingeset t u id entsprechend dem in F i g. 4 gezeigten Brennsc hem ι beheizt.tung fritted. After mixing the stock for a longer period of time, the well-mixed mass is placed in a recrystallized alumina crucible and melted in a gas crucible furnace at 1600 to 165O 0 C. This molten glass is then fritted by pouring it directly onto water, then for 75 ground for up to 100 hours in distilled water and worked on the ball mill until the particle size of the glass is reduced to less than 160 sieve openings per centimeter. However, a size less than 80 screen openings per centimeter is generally considered sufficient for the production of a satisfactory sealant. Amyl acetate and cellulose acetate are then added as described above. In a LJItraschail vibration treatment, the coagulated particles are dispersed until a finely divided and uniformly mixed paste is obtained. The assembled metal halide lamp is then placed in the posture fixture and placed in a vacuum oven according to the procedure shown in FIG. 4 shown Brennsc hem ι heated.
Nach dem in F i g. 4 gezeigten Brennschema ist es erforderlich, daß die zusammengesetzte Metalldampflampe von Raumtemperatur auf 700°C in 3 Minuten wie vorstehend erhitzt wird, dann von 700 auf 1425 bis 155O°C in einer Geschwindigkeit von 4O0C je Minute während 20 Minuten erhitzt wird. Die Anordnung wird dann bei einer Temperatur von 1425 bis 155O°C wäh- ;io rerd eines Zeitraums von einer Minute gehalten. Nach dieser Halterung wird die Anordnung von der Haltetemperatur in einer Geschwindigkeit von 3O0C je Minute auf 700°C herabgekühlt, wo dann der Ofen abgeschaltet und die Anordnung der Abkühlung auf Raumtemperatur überlassen wird.After the in F i g. Firing schedule shown 4, it is required that the composite metal halide lamp from room temperature to 700 ° C in 3 minutes, heated as above, is then heated from 700 to 1425 to 155o ° C at a rate of 4O 0 C per minute for 20 minutes. The assembly is then held at a temperature of 1425 to 1550 ° C. for a period of one minute. After this mounting, the arrangement is cooled down from the holding temperature at a rate of 3O 0 C per minute to 700 ° C, then where the furnace turned off and the arrangement of the cooling is left to room temperature.
Die Dichtungsmassen ergaben ausgezeichnete Abdichtungen von polykristallinen Aluminiumoxyd-Entladungsrohren an Endkappen oder Endscheiben sowohl aus keramischen Materialien wie Aluminiumoxid, als auch aus Metall, wenn sie gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt und gebrannt wurden. Durch diese Dichtungsmassen wird weiterhin die mechanische Bindefestigkeit und die Vakuumdichtqualität der Dichtungen von Metall an Aluminiumox:d verbessert. Eine Gruppe dieser Dichtungsmassen besteht aus 1 Mol CaO und 0,5 Mol Al2O3 mit Zusatz von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent SiO2 und 0,5 bis 3 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Materialien Ta2O5, WO3, Nb2O5 und Nd2O3. Eine so weitere Gruppe von Dichtungsmassen, die sich gleich gut veihielten, bestand aus der Grundmasse von Al2O3 und CaO mit Zusatz von 0,5 bis 10% Y2O3. Diese Yttriumoxid-Dichtungsmasse kann weiterhin zur Verbesserung der Vakuumdichtungsqualität und der mechanischen Bindefestigkeit der Masse durch Zugabe von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Stoffe Nd2O3, Ta2O8, WO3, Nb2O5 und V2O5 zu der Dichtungsmasse verbessert werden. Diese Dichtungsmassen können mit jedem der vorstehend aufgeführten Dichtungsverfahren geformt und gebrannt werden.The sealants made excellent seals of polycrystalline alumina discharge tubes to end caps or end plates made from both ceramic materials such as alumina and metal when made and fired according to the methods described above. These sealing compounds further improve the mechanical strength of the bond and the vacuum sealing quality of the metal-to-aluminum ox: d seals. One group of these sealing compounds consists of 1 mol CaO and 0.5 mol Al 2 O 3 with the addition of 0.5 to 10 percent by weight SiO 2 and 0.5 to 3 percent by weight of one or more of the materials Ta 2 O 5 , WO 3 , Nb 2 O 5 and Nd 2 O 3 . Another group of sealing compounds that behaved equally well consisted of the basic compound of Al 2 O 3 and CaO with the addition of 0.5 to 10% Y 2 O 3 . This yttrium oxide sealing compound can also be used to improve the vacuum seal quality and the mechanical strength of the compound by adding 0.5 to 3 percent by weight of one or more of the substances Nd 2 O 3 , Ta 2 O 8 , WO 3 , Nb 2 O 5 and V 2 O 5 to the sealant can be improved. These sealants can be molded and fired using any of the sealing methods listed above.
In der folgenden Tabelle sind 28 spezifische Beispiele der abschließenden Bestandteile verschiedener Dichtungsmassen nach der Abdichtung gemäß einem der vorstehenden Verfahren aufgeführt. Die angegebenen Prozentsätze geben den Gewichtsprozentsatz der fertigen Dichtungsmasse an.In the following table, 28 specific examples of the final ingredients are various Sealants listed after sealing according to one of the above methods. The specified Percentages indicate the percentage by weight of the finished sealant.
O OO O
\D Tj-\ D Tj-
~~ OO
sO
u-T
■* so uT
■ *
CJ ffCJ ff
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cn* o"cn * o "
t 'ίο O t 'ίο O
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3
β E cn
β
Sc?Sc?
ί d s dί d s d
S o5 S o 5
I iI i
609519/307609519/307
Jede der vorsiehenden Ausführungsformen der verschiedenen Dichtungsmassen ermöglicht eine Abdichtung von Aluminiumoxid an Aluminiumoxid oder von Aluminiumoxid an Niob oder Tantal bei hoher Temperatur in Hochtcmperaturgasentladungslampen. Die Dichtungsmassen ergeben gute mechanische Bindefestigkeiten und zeigen keine schädlichen Effekte während längeren Betriebes aus den im allgemeinen bei dieser Art von Entladungslampen angewandten Metalldämpfcn. Weiterhin hat jede der verschiedenen Massen einen Temperaturexpansionskoeffizienten, derEach of the contemplated embodiments of the various sealing compounds enables a seal from aluminum oxide to aluminum oxide or from aluminum oxide to niobium or tantalum at high Temperature in high temperature gas discharge lamps. The sealants make good mechanical ones Bond strengths and show no harmful effects during prolonged operation from the in general Metal dampers used in this type of discharge lamp. Furthermore, each of the different Masses have a coefficient of temperature expansion that
1010
im wesentlichen demjenigen von Niob oder Tantal und des polykristallinen Aluminiumoxid-Entladungsrohrs entspricht. Aus dem Vorstehenden ergibt es sich, daß die Dichtungsmasse jeweils die grundlegenden Bestandteile Al2O3 und CaO in nahezu eutektischen Verhältnissen zusätzlich zu einem oder mehreren Oxidzusätzen enthält und sowohl die gefritteten als auch die gepulverten Massen, entsprechend der jeweiligen Brennschemata gebrannt, bisher nicht erreichte Festigkeit und Gleichmäßigkeit der Dichtungen bei Hochtemperatur-Metalldampflampen ergeben.substantially corresponds to that of niobium or tantalum and the polycrystalline alumina discharge tube. It follows from the above that the sealing compound contains the basic components Al 2 O 3 and CaO in almost eutectic proportions in addition to one or more oxide additives and has not yet reached the fritted and powdered compounds, fired according to the respective firing schemes Strength and uniformity of the seals in high-temperature metal halide lamps result.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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